VIŠJEŠOLSKI STROKOVNI PROGRAM ŽIVILSTVO IN PREHRANA
ŽIVILSKA MIKROBIOLOGIJA IN BIOTEHNOLOGIJA
1. DEL:
ŽIVILSKA MIKROBIOLOGIJA
VIDA NAHBERGER MARČIČ
Višješolski strokovni program: Živilstvo in prehrana
Učbenik: Živilska mikrobiologija in biotehnologija. 1. del: Živilska mikrobiologija Gradivo za 1. letnik
Avtorica:
mag. Vida Nahberger Marčič, univ. dipl. inž. živ. teh.
Izobraževalni center Piramida Maribor Višja strokovna šola
Ljubljana, 2008
© Avtorske pravice ima Ministrstvo za šolstvo in šport Republike Slovenije.
Gradivo je sofinancirano iz sredstev projekta Impletum ‘Uvajanje novih izobraževalnih programov na področju višjega strokovnega izobraževanja v obdobju 2008–11’.
Projekt oz. operacijo delno financira Evropska unija iz Evropskega socialnega sklada ter Ministrstvo RS za šolstvo in šport. Operacija se izvaja v okviru Operativnega programa razvoja človeških virov za obdobje 2007–2013, razvojne prioritete ‘Razvoj človeških virov in vseživljenjskega učenja’ in prednostne usmeritve
‘Izboljšanje kakovosti in učinkovitosti sistemov izobraževanja in usposabljanja’.
Vsebina tega dokumenta v nobenem primeru ne odraža mnenja Evropske unije. Odgovornost za vsebino dokumenta nosi avtor.
KAZALO VSEBINE
1 UVOD V MIKROBIOLOGIJO... 3
1.1 ZGODOVINSKOOZADJEMIKROBIOLOGIJEKOTZNANSTVENE DISCIPLINE ... 3
1.2 EKOLOGIJAMIKROORGANIZMOV ... 4
1.2.1 Mikroorganizmi kot povzročitelji bolezni ... 4
1.2.2 Mikroorganizmi in kmetijstvo ... 4
1.2.3 Mikroorganizmi v živilski industriji ... 5
1.2.4 Mikroorganizmi in energija ... 5
1.2.5 Mikroorganizmi in prihodnost ... 5
1.3 FILOGENETSKAORGANIZACIJAŽIVIHBITIJ... 5
1.4 MIKROORGANIZMIKOTCELIČNESTRUKTURE ... 8
1.4.1 Morfologija mikroorganizmov ... 9
1.4.1.1 Citoplazma ... 10
1.4.1.2 Struktura citoplazmine (celične) membrane prokarionta ... 10
1.4.1.3 Funkcija citoplazmine membrane ... 11
1.4.1.4 Bakterijska celična stena – struktura, funkcija in sinteza ... 12
1.4.1.5 Bakterijski organi za premikanje ... 13
1.4.1.6 Bakterijske strukture celične površine in celični organeli ... 13
1.4.1.7 Razmnoževanje in bakterijska endospora ... 14
1.4.2 Mikrobni metabolizem ... 15
1.4.3 Celično dihanje in fotosinteza ... 16
1.5 PLESNIINKVASOVKE ... 17
1.5.1 Plesni ... 17
1.5.1.1 Morfologija gliv... 18
1.5.1.2 Fiziologija gliv ... 19
1.5.2 Kvasovke ... 19
1.5.2.1 Fiziologija kvasovk ... 20
2 ŽIVILSKA MIKROBIOLOGIJA ... 21
2.1 PRIMARNIIZVORIVŽIVILIHŽIVEČIHMIKROORGANIZMOV ... 21
2.2 KINETIKAMIKROBNERASTI ... 22
2.3 POJAVNOSTINRAZVOJMIKROORGANIZMOVMEDPREDELAVO ... 23
2.4 EKOLOGIJARASTIMIKROORGANIZMOV ... 24
2.4.1 Splošne zahteve mikroorganizmov po hrani ... 25
2.4.2 Intrinzični ali notranji parametri (notranjost živila) ... 25
2.4.3 Ekstrinzični ali zunanji parametri (okolje, v katerem je živilo) ... 29
2.4.4 Implicitni parametri ... 31
3 VPLIV MIKROORGANIZMOV NA KVARJENJE ŽIVIL ... 33
3.1 FIZIKALNIVPLIVI ... 34
3.2 KEMIJSKIVPLIVI ... 34
3.2.1 Razgradnja ogljikovih hidratov ... 35
3.2.2 Razgradnja beljakovinskih živil ... 36
3.2.3 Razgradnja maščob ... 37
3.3 MIKROBNIINDIKATORJIKVARJENJA... 37
3.3.1 Bakterije ... 38
3.3.2 Kvasovke ... 39
3.3.3 Plesni ... 40
3.4 INDIKATORJIMIKROBIOLOŠKEKAKOVOSTI... 40
3.4.1 Indikatorji mikrobiološke kakovosti izdelkov (kvarljivci) ... 41
3.4.2 Indikatorji higiene (higienski indikatorji) ... 42
4 MIKROBIOLOŠKO NEUSTREZNA ŽIVILA KOT VIR OKUŽBE IN ZASTRUPITVE ... 44
4.1 PRIMARNIIZVORIZASTRUPITEVSHRANO ... 46
4.2 SEKUNDARNIIZVORIKONTAMINACIJE ... 46
4.2.1 Vrste zastrupitev s hrano ... 48
4.2.2 Bakterije, ki povzročajo s hrano preneseno bolezen z okužbo - infekcijske bakterijske zastrupitve ... 48
4.2.2.1 Salmonele ... 48
4.2.2.2 Kampilobaktri ... 49
4.2.2.3 Vibrio parahaemolyticus ... 50
4.2.2.4 Yersinia enterocolitica ... 51
4.2.3 Bakterije, ki povzročajo s hrano preneseno bolezen s toksini – toksične bakterijske zastrupitve ... 52
4.2.3.1 Staphylococcus aureus... 52
4.2.3.2 Clostridium botulinum ... 53
4.2.3.3 Bacillus cereus (emetični tip) ... 54
4.2.3.4 Clostridium perfringens ... 54
4.2.3.5 Bacillus cereus (tipa diareje) ... 55
4.2.3.6 Escherichia coli (ETEC) - enterotoksična ... 55
4.2.3.7 E. coli (EHEC) - enterohemoragična 0157 ... 56
4.2.4 Druge patogene bakterije prenesene z živili ... 56
4.2.4.1 Listeria monocytogenes ... 56
4.2.5 Virusno prenesene bolezni z živili ... 57
4.2.6 Mikotoksini ... 58
5 METODE VAROVANJA ŽIVIL IN PODALJŠANJE OBSTOJNOSTI (INHIBICIJA MIKROORGANIZMOV V ŽIVILIH) ... 59
5.1 TOPLOTNAOBDELAVA ... 60
5.1.1 Kinetika odmiranja ... 60
5.1.2 Napake pri toplotni obdelavi... 62
5.2 HLAJENJE ... 63
5.3 ZAMRZOVANJE ... 63
5.4 DEHIDRACIJA ... 64
5.5 KEMIJSKOKONZERVIRANJE ... 65
5.5.1 Naravni postopki konzerviranja ... 66
5.5.2 Kemično konzerviranje ... 66
5.6 DRUGIPOSTOPKIINHIBICIJEMIKROORGANIZMOVVŽIVILIH ... 67
6 METODE ODKRIVANJA MIKROORGANIZMOV V ŽIVILIH ... 69
6.1 KONVENCIONALNEMETODE–TRADICIONALNE(KLASIČNE) METODE ... 69
6.2 HITREMETODE ... 70
6.2.1 Imunomagnetna separacija... 70
6.2.2 Fluorogena in kromogena gojišča ... 70
6.2.3 Petrifilm ... 71
7 STRATEGIJA MIKROBIOLOŠKEGA NADZORA V ŽIVILSKI INDUSTRIJI . 72
7.1 I.DEL–SPREMLJAJOČIPREDPROGRAMI ... 73
8 MIKROBIOLOŠKI KRITERIJI IN ŽIVILSKA ZAKONODAJA ... 75
8.1 MIKROBIOLOŠKI NORMATIVI ALI STANDARDI ... 75
8.2 METODOLOGIJA MIKROBIOLOŠKEGA PRESKUŠANJA... 76
8.3 VZORČEVALNI NAČRT ALI NAČRT NADZORA ... 76
8.4 ŠTEVILO USTREZNIH VZORCEV ... 76
9 LITERATURA ... 78
1 UVOD V MIKROBIOLOGIJO
1.1 ZGODOVINSKO OZADJE MIKROBIOLOGIJE KOT ZNANSTVENE DISCIPLINE
Mikrobiologija je veda, ki proučuje mikroorganizme, obsežno in raznoliko skupino organizmov, ki živijo kot samostojne celice ali celične združbe. Mikrobne celice se razlikujejo od celic živali in rastlin, ki v naravi ne morejo bivati same, ampak so lahko le del mnogoceličnega organizma. Samostojna mikrobna celica je večinoma sposobna procesov rasti, energetskih prenosov in neodvisnega razmnoževanja (Brock et al., 1999).
Mikrobiologija je relativno mlada znanstvena disciplina. Prvi zapisi o mikroorganizmih izvirajo iz 17. stoletja. Beseda je zloženka iz treh besed (mikros – majhen, bios – življenje in logos – beseda) in nam pojasni, zakaj je bil razvoj mikrobiologije kot znanosti tako upočasnjen. Z odkritjem optičnih leč (A. van Leeuwenhoek, 1675), ki so že povečale do 300 krat, so postali mikroorganizmi očem vidni, vendar je razumevanje narave njihovega pomena prihajalo zelo počasi.
Mikrobiologija kot znanost se ni razvila prej kot koncem 19. stoletja. Vzrok za pozen razvoj, kljub razviti mikroskopiji, pripisujejo pomanjkanju nekaterih osnovnih tehnik študija mikroorganizmov. Kot osnova mikrobiološkega proučevanja sta se razvili dve znanstveni teoriji: teorija spontane generacije in teorija o nastanku bolezni (http://cwx.prenhall.com/brock/chapter1/deluxe.html).
Prva pojasnjuje, da nastajajo mikroorganizmi iz nežive snovi, vendar je imela veliko nasprotnikov. Najmočnejši nasprotnik te teorije je bil francoski kemik Louis Pasteur (1822 – 1895), ki je prvi pojasnil, da so lahko drobne strukture, ki so prisotne v zraku, povzročitelji gnitja snovi. Postavil je postulat o stalni prisotnosti drobnih teles v zraku in na vseh predmetih, ki jih je mogoče odstraniti z vročino ter s poskusom s steklenico z labodjim vratom uspel ovreči teorijo spontane generacije mikroorganizmov. Proces ubijanja mikroorganizmov s toploto danes imenujemo sterilizacija, vendar je že Louis Pasteur uvedel principe aseptičnih tehnik, da je lahko obvladoval mikroorganizme pri svojih poskusih.
Za razvoj mikrobiološke znanosti je imel velik vpliv dokaz, da lahko mikroorganizmi povzročijo bolezen. Velika osebnost na področju medicinske mikrobiologije je bil Robert Koch (1843 – 1910), ki je odkril in proučil povzročitelja tuberkuloze ter uvedel izpopolnjene mikrobiološke tehnike in metode. Leta 1881 je našel preprost in zanesljiv način, kako izolirati mikroorganizme v čistih kulturah s pomočjo trdnih gojišč z dodatkom želatine. Na osnovi raziskav infektivnosti mikroorganizmov ter njihove sposobnosti rasti na trnih gojiščih je formuliral znane Kochove postulate, ki so ohranili izjemen pomen laboratorijske kulture do danes
(http://www.microbiologytext.com/index.php?module=Book&func=displayarticle&art_id=26).
V 20. stoletju smo priča intenzivnemu razvoju mikrobiologije, ki gre v dveh ločenih smereh:
uporabni (aplikativni) ter bazični. Na področju aplikativne se je na osnovah Kochove nemške šole razvijala medicinska mikrobiologija in imunologija.
V začetku stoletja so bili odkriti številni patogeni mikroorganizmi. Zgodnji razvoj je doživela mikrobiologija v kmetijstvu, ki je vodila v razumevanje mikrobnih procesov v tleh in na
rastlinah. V tridesetih letih doživi razcvet industrijska mikrobiologija s pridobivanjem antibiotikov in drugih kemičnih izdelkov. V sodobnosti se srečujemo z vedno večjo skrbjo, kam z odpadki, kako jih predelati in uporabiti. Razvija se področje sanitarne mikrobiologije ki se tesno povezuje s področjema mikrobiologije voda in higiene živil (Brock et al., 1999).
Na področju bazične mikrobiologije v zgodnjih dvajsetih letih doživi intenziven razvoj bakterijska taksonomija, kar je bila posledica odkritja novih rodov ter njihova klasifikacija.
Bakterijska klasifikacija zahteva proučevanje bakterijskih prebavnih (metaboličnih) lastnosti in se povezuje s področjem bakterijske fiziologije, citologije in biokemije. Drugo zelo pomembno področje v proučevanju rasti in razvoja bakterijske celice je bakterijska genetika z molekularno biologijo, ki se je intenzivno razvijala v zgodnjih 60. letih, ko je bilo poglobljeno razumevanje delovanja DNA, RNA in sinteze beljakovin (Brock et al., 1999).
1.2 EKOLOGIJA MIKROORGANIZMOV
Mikroorganizmi so razvrščeni v šest večjih kategorij: protozoe, mikroskopske alge, glive (kvasovke in plesni), bakterije, cianobakterije in viruse. Največ je enoceličnih, med algami in plesnimi pa tudi mnogocelični. Bakterije in cianobakterije imajo najenostavnejšo celično strukturo. Struktura praživali (protozoe) pa je bližje celični strukturi živali. Celice alg so podobne celicam rastlin, celice gliv pa celicam rastlin brez klorofila. S primerjanjem podobnosti celične strukture, mikroorganizmov ne moremo razvrstiti niti med rastline, niti med živali.
Virusom manjka celična struktura, ki je skupna ostalim mikroorganizmom, zato jih opisujemo kot brez celične delce (http://cwx.prenhall.com/brock/).
1.2.1 Mikroorganizmi kot povzročitelji bolezni
V začetku stoletja je bila večina vzrokov smrti pri ljudeh povezana z nalezljivimi boleznimi;
danes imajo te bolezni zmanjšan pomen. Obvladovanje nalezljivih bolezni je plod poglobljenega razumevanja bolezenskih procesov. Danes živimo v svetu uspešnega nadzora nad patogenimi mikroorganizmi, čeprav v nerazvitih in razvijajočih državah predstavljajo še vedno poglavitne vzroke visoke umrljivosti
(AIDS, malarija, tuberkuloza, kolera, spalna bolezen in številni enteritisi). Mikroorganizmi ostajajo še vedno resna grožnja bivanja človeka, vendar moramo poudariti, da večina mikroorganizmov ni škodljiva. Pravzaprav so lahko koristni za človeka, saj izrabljanje njihove aktivnost pomeni izboljšanje človekove kakovosti življenja (farmacevtska industrija – pridelava antibiotikov) – (http://cwx.prenhall.com/brock/).
1.2.2 Mikroorganizmi in kmetijstvo
Celoten sistem kmetijstva je v večini primerov odvisen od mikrobne aktivnosti. Številni kmetijski pridelki spadajo v skupino metuljnic / leguminoz (detelja, soja), ki živijo v tesnem odnosu z bakterijami, živečimi na koreninskih strukturah rastlin. Ti mikroorganizmi predelajo atmosferski dušik v amoniak, ki je rastlinam dostopnejši v organskih molekulah beljakovin in nukleotidov. Glede na dejstvo, da je velika količina dušika vezana v organske molekule z aktivnostjo rastlin, metuljnice na ta način izboljšujejo plodnost zemlje z dušikom.
Mikroorganizmi sodelujejo tudi v procesu kroženja ogljika na Zemlji. Skrbijo za mineralizacijo zelenih rastlin z vezanjem ogljika iz zraka, tal in vod v organske spojine.
Velik pomen v kmetijstvu pripisujemo prebavnemu procesu prežvekovalcev. Te pomembne farmske živali imajo poseben organ imenovan rumen (vamp), v katerem s pomočjo mikroorganizmov poteka prebavni proces in od njegove kakovosti je odvisen pridelek mesa in mleka (http://cwx.prenhall.com/brock/chapter1/deluxe.html, Brock et al., 1999).
1.2.3 Mikroorganizmi v živilski industriji
V živilski industriji pripisujemo aktivnosti mikroorganizmov več vlog:
1. kot kvarljivci in zastrupljevalci hrane povzročajo veliko materialno škodo in so nevarni za zdravje porabnikov. Človek je z različnimi metodami konzerviranja in s skrbnim mikrobiološkim nadzorom uspel pripraviti take izdelke, da se ne uspejo pokvariti in za ljudi niso nevarne.
2. kot sestavina cele vrste izdelkov velike gospodarske vrednosti, kot so mlečni izdelki, nekateri mesni izdelki, fermentirana zelenjava, pekarski izdelki in alkoholne pijače. Brez aktivne dejavnosti izbranih mikroorganizmov, si nastanka teh izdelkov ne moremo zamisliti.
3. kot predelovalci raznih substratov na področju biotehnoloških procesov z namenom pridobivanja novih izdelkov ali dodatkov (sladkorji, nadomestki sladkorjev, organske kisline in drugo)- (Brock et al., 1999).
1.2.4 Mikroorganizmi in energija
Naša celotna industrializirana družba je velik porabnik energije in tudi tu igrajo mikroorganizmi pomembno vlogo. Velik del naravnega metana in surove nafte je plod mikrobne aktivnosti metanogenih in drugih bakterij. Človek bo v prihodnosti, zaradi porabe obstoječih fosilnih goriv, prisiljen uvajati nove vire zagotavljanja energije. Mikroorganizmi lahko zagotovijo alternativne energijske vire. Fotosintetični mikroorganizmi lahko skladiščijo svetlobno energijo za izdelavo biomase. Mikrobna biomasa in odpadki vseh vrst bodo služili kot energetski viri na vseh področjih aktivnosti človeka (http://cwx.prenhall.com/brock/).
1.2.5 Mikroorganizmi in prihodnost
Ena izmed najbolj razburljivih disciplin novodobne mikrobiologije je prav gotovo biotehnologija. Danes pojmujemo pod tem imenom novo smer genskega inženiringa, ki ustvarja nove tipe mikroorganizmov za sintezo posebnih proizvodov visoke komercialne vrednosti ali proizvodov, pomembnih v humani medicini (insulin) (Brock et al., 1999).
1.3 FILOGENETSKA ORGANIZACIJA ŽIVIH BITIJ
Ves živi svet na Zemlji je razdeljen na pet kraljestev (po R.H. Whittaker-ju, 1969): na rastline, živali, glive, protiste in prokarionte. Glede na celično organizacijo se deli na tri nivoje:
prokarionte, enocelične evkarionte in večcelične mnogojedrne evkarionte. Razlike med njimi opredeljujejo načini prehranjevanja: fotosinteza, absorbcija in ingestija (požiranje/goltanje hrane).
Med protiste prištevamo razne enocelične alge in praživali (protozoe), ki so biološko in biokemijsko neodvisne. V filogenetskem razvoju se nahajajo med prokarionti ter visoko diferenciranimi predstavniki živali in rastlin. So evkarionti, prehranjujejo se s pomočjo vseh treh načinov hranjenja.
Glive sestavljajo glive, plesni in kvasovke. Lahko so enoceličarji ali mnogoceličarji;
prehranjujejo se z absorbcijo.
Prokarionti so enocelični in kolonije pridelujoči mikroorganizmi, opisani kot prave bakterije ali eubakterije. Vse življenjske dejavnosti se odvijajo preko citoplazmine membrane – celične ovojnice. Prokarionte sestavlja veliko število različnih bakterij (modro zelene bakterije, rikecije, klamidije ter veliko število koristnih in neškodljivih bakterij). Večinoma imajo absorbcijski način prehrane, čeprav so nekateri prokarionti tudi fotosintetični organizmi.
Moderni filogenetski pristop temelji na poznavanju genetskih struktur (sekvencah ribosomske RNA) in pojasnjuje obstoj trovejnega filogenetskega (evolucijskega) drevesa. Dve izmed vej sta prokariontski (bakterije in arhebakterije), tretja opredeljuje vse evkarionte, vse veje pa izhajajo iz skupnega prednika – prabitja (http://cwx.prenhall.com/brock/).
Tabela 1.1: Fenotipične lastnosti bakterij, arhebakterij in evkariontov Lastnosti
Evkarionti Bakterije Arhebakterije
Celična struktura Evkariontska Prokariontska Prokariontska
Jedrna membrana Prisotna Ni Ni
Število kromosomov >1 1 1
Murein v celični steni - + -
Steroli v membrani Prisotni Ni Ni
Organeli (mitohondriji in kloroplasti)
Prisotni Ni Ni
Mejoza in mitoza Prisotna Ni Ni
Inhibicija sinteze proteinov s streptomicinom in
kloramfenikolom
- + -
Vir: http://www.textbookofbacteriology.net/bacteriology.html
Slika 1.1 : Univerzalno filogenetsko drevo (po N.Pace-u) Vir: http://www.textbookofbacteriology.net/bacteriology.html
Taksonomija je znanost o prepoznavanju, poimenovanju in razvrščanju in organizmov.
Bakterijska taksonomija temelji na tradicionalnih - fenotipičnih analizah, v sodobnosti pa prevladujejo genotipične metode, ki so se izkazale za mnogo občutljivejše, hitrejše in bolj natančne.
Mikrobiologi pri svojem delu želijo iz praktičnih razlogov bakterije identificirati in klasificirati.
Osnovna taksonomska enota je vrsta (species), ki je definirana kot zbirka podobnih tipov, ki se od ostalih tipov značilno razlikuje. Skupine vrst se zbirajo v rodove (genus), ki je zbirka različnih vrst, ki si delijo določeno skupno lastnost. Skupine rodov se združujejo v družino, ki je v glavnem najvišja taksonomska enota v rutinskem študiju prokariontov.
Obstaja več načinov grupiranja prokariontov. Konvencionalna bakterijska taksonomija meri številne lastnosti različnih tipov znotraj vrste, ki jih nato uporabi v grupiranju organizmov.
Lastnosti, ki imajo večjo taksonomsko uporabno vrednost so: morfologija
(oblika), gramska opredelitev (kemizem celične stene), prehranska opredelitev, prisotnost celičnih organelov, kemizem kapsul, pigmenti, prehranske zahteve, sposobnost vezanja ogljika, dušika in žvepla, fermentacijski produkti, zahteve po atmosferi, temperaturne zahteve in zahteve po pH vrednosti okolja, občutljivost za antibiotike, patogenost, odnosi simbioze, imunološke lastnosti ter okolje (Brock et al., 1999).
Molekularna bakterijska taksonomija - merjenje razmerja guanina G in citozina C v bazični sestavi DNA - je postala del konvencionalne taksonomije. Razmerje je izraženo v mol procentih GC in je pri prokariontih med 20 in 78 procenti.
G + C
x 100%
A + T + G + C
Med organizmi je velika razlika v sestavi DNA baz in dva organizma, ki se po sestavi baz značilno razlikujeta, se običajno razlikujeta tudi taksonomsko, vendar pa lahko izkazujeta značilno filogenetsko sorodnost. Bergeyev priročnik sistematske bakteriologije je poglobljena zbirka klasičnih in molekularnih informacij o vseh prepoznanih vrstah prokariontov in vsebuje številne ključe za identifikacijo bakterij (Brock at al., 1999).
POVZETEK
Mikrobiologija je mlada znanstvena disciplina, ki proučuje mikroorganizme. Je interdisciplinarna, kar pomeni, da je pristop proučevanja z vidika številnih bazičnih ved- biologije, kemije, fizike.. in posega na različna področja človekove dejavnosti - od kmetijstva, živilstva, humane in veterinarske medicine, ekologije, pa tudi na področje obetajočega pridobivanja energije. Imajo velik vpliv na okolje v katerem živimo; njihov študij nam omogoča razumeti svet okoli nas. Mikroorganizmi se delijo na enoceličarje – bakterije, kvasovke, enocelične alge in praživali - sposobne samostojne rasti in razmnoževanja kot samostojne celice, in večceličarje - plesni, ki imajo v živilstvu pomembno vlogo kvarljivcev. Veda, ki se ukvarja z urejenostjo mikroorganizmov je taksonomija, ki na osnovi metaboličnih in morfoloških lastnosti ter genetskih posebnosti opredeljuje mikroorganizme.
MINI SLOVAR
Evkariont – celica, ki vsebuje nukleus (jedro) z membrano in običajno še druge organele (alge, praživali, plesni, rastline, živali)
Metabolizem – biokemijske reakcije v celici, pretok snovi in energije
Prokariont - celica brez pravega jedra (bakterije, mikoplazme, rikecije, klamidije) Filogenija - zgodovina evolucije organizmov
Fenotip – skupek vseh lastnosti posameznika, določenih z genotipom in okoljem Genotip – skupek vseh podedovanih lastnosti
Taksonomija – veda o imenovanju, razvrščanju in prepoznavanju mikroorganizmov
Interdisciplinarnost - je tip akademskega sodelovanja, pri katerem specialisti iz različnih akademskih disciplin delajo k skupnim ciljem.
ŠTUDIJSKA VPRAŠANJA
1. Kaj je mikrobiologija in katera področja proučevanja obsega?
2. V čem se izkazuje interdisciplinarnost mikrobiologije, kot znanstvene vede?
3. Kako so opredeljeni mikroorganizmi kot aktivni dejavniki v živilstvu?
4. Opišite razlike med evkariontsko in prokariontsko celico?
5. Katere lastnosti mikroorganizmov opredeljuje konvencionalna bakterijska taksonomija?
1.4 MIKROORGANIZMI KOT CELIČNE STRUKTURE
1.4.1 Morfologija mikroorganizmov
Osnovna lastnost mikroorganizmov (MO) je majhnost njihovih celic. Največ jih je v obliki paličic, debeline 0,5 in dolžine do 5 m (5x10-3 mm). Bakterije so tudi v kroglasti obliki (koki) in merijo od 0,5 do 1 m. Lahko se povezujejo v diplokoke, verižice, tetrade, pakete in grozdiče. Paličaste bakterije se lahko povezujejo v palisade, lahko so zavite (spirili) ali vijačne (spirohete). Plesni dosegajo nekaj več dolžine – do 10 mikrometrov.
Slika 1.2 : koki paličice spirohete
Vir: http://www.textbookofbacteriology.net/bacteriology.html
Tipična prokariontska celica ima sledečo celično strukturo: celično steno, citoplazmino membrano, ribosome ter nepravo jedro. Citoplazmina membrana je kritična permeabilna (propustna) bariera, ki ločuje notranjost od zunanjosti celice. Celična stena je rigidna (trdna) struktura, ki zagotavlja trdnost in varuje celico pred zunanjimi vplivi. Ribosomi so majhni delci iz beljakovin in nukleinskih kislin (RNA), na katerih se odvija prepisovanje genetskih informacij in sinteza beljakovin. Prokariontska celica vsebuje tudi inkluzije, kot so spojine ogljika, žvepla, dušika ali fosforja. Ne vsebuje pravega jedra (po tem se bistveno razlikuje od celice evkarionta). Genetski material (samostojna molekula DNA) je zgoščen v bakterijskem kromosomu. Mnoge, toda ne vse bakterije, so lahko gibljive. Premikajo se s pomočjo flagel, proteinskih struktur, s katerimi rotirajo v tekočem mediju (Brock et al., 1999).
Če primerjamo zgradbo evkariontske in prokariontske celice ugotavljamo številne razlike, ki so postale z razvojem elektronske mikroskopije pojasnjene. Evkariontska celica kot kompleksnejša celična struktura rastlin, živali, alg ter nekaterih mikroorganizmov deluje s številnimi celičnimi organeli (mitohondriji, Golgijev aparat, endoplazmatski retikulum, lizosomi, kloroplasti, jedro in jedrce). Najpomembnejši organeli evkarionta so prav gotovo mitohondriji, ki delujejo kot generatorji energije in kloroplasti, ki sodelujejo v fotosintezi.
Posebnost majhnosti prokariontov je njihova fiziologija, obseg rasti, ekologija in evolucija.
Slika 1.3: Struktura bakterijske celice Vir:
http://www.microbiologytext.com/index.php?module=Book&func=displayarticle&art_id=36
1.4.1.1 Citoplazma
Zavzema večino notranjosti bakterijske celice. Pri mladih celicah je homogena, pri starejših granulirana, kompleksna trodimenzionalna mreža fibril, vezanih okoli jedrne mase. Sestavlja jo 70 do 80 % vode, sladkorji, aminokisline in soli. V njej so razpršeni celični organeli (nepravo jedro, ribosomi, inkluzijska telesca anorganskih spojin).
1.4.1.2 Struktura citoplazmine (celične) membrane prokarionta
Citoplazmina membrana je tanka struktura (5 do 10 nm), ki popolnoma obdaja celico in leži pod celično steno. Je kritična bariera, ki ločuje notranjost celice od okolja. Če se membrana poškoduje, je integriteta celice uničena – nastopi smrt. Pod elektronskim mikroskopom vidimo, da se membrana pojavlja v dveh tankih filmih, ločenih s svetlejšim poljem. Sestavljajo jo fosfolipidi (dva sloja – hidrofilni in hidrofobni) in proteini, ki so večinoma netopni in se povezujejo s hidrofilnimi skupinami fosfolipidov in skupinami vodnih molekul v urejeno strukturo.
Plazmina membrana tvori membranske vezikle (mezosome), ki imajo pomembno vlogo pri encimskih reakcijah razgradnje prehranskih komponent celice in absorbciji hranil in usmerjajo
potek delitve celice.
(http://www.microbiologytext.com/index.php?module=Book&func=displayarticle&art_id=36).
Slika 1.4 : Struktura citoplazmine membrane
Vir: http://library.thinkquest.org/C004535/media/cell_membrane.gif 1.4.1.3 Funkcija citoplazmine membrane
Posamezne hranilne snovi morajo preiti bariero celične membrane, prav tako morajo vsi odpadni produkti celico zapustiti. V celici so aktivne tri oblike specifičnih transportnih procesov: pasivna difuzija, transport fosforiliranih molekul in aktivni transport.
Pasivna difuzija ne omogoča potovanja delcev proti gradientu koncentracije (v smeri večje koncentracije), je počasna, teče spontano od večje k manjši koncentraciji.
Pri transportu kompleksov hranilnih snovi so molekule kemijsko spremenjene s fosforilacijo (energijsko pogojen transport) – je oblika aktivnega transporta.
Aktivni transport pa je energijski proces, pri katerem ostanejo substance kemijsko nespremenjene in potujejo skozi membrano s pomočjo ionov v smeri večje koncentracije. Ta proces omogočajo ponavadi aminokisline ter Na+ in K+ ioni.
(http://www.northland.cc.mn.us/biology/Biology1111/animations/transport1.html).
Slika 1.5: Oblike transportnih procesov skozi membrano
1.4.1.4 Bakterijska celična stena – struktura, funkcija in sinteza
Celična stena daje bakterijski celici trdnost in obliko. Bakterije lahko razdelimo v po Gramu negativne in po Gramu pozitivne; razdelitev je osnovana na specifičnem barvanju celičnih sten.
Celična stena G– celic je večplastna, kompleksna struktura, celična stena G+ celic pa je sestavljena iz enotnih molekul in je večinoma debelejša. Čvrsto strukturo obema daje peptidoglikan (polisaharid). Pri G+ bakterijah je peptidoglikana v celični steni okoli 90 %. G- bakterije ga imajo le 5 do 20%, ostale sestavine so lipidi, polisaharidi in proteini, ki se nahajajo na zunanji steni peptidoglikana. Ta drugi sloj celične stene je mnogo bolj propusten kot celična membrana, zaradi proteinskih struktur. Vmesni prostor, imenovan periplast vsebuje številne proteine, ki sodelujejo v celični presnovi. Značilnost G+ bakterij je odsotnost lipopolisaharidov (LPS – sloj); imajo pa drugo komponento celične stene - tejhojne kisline.
(http://lecturer.ukdw.ac.id/dhira/BacterialStructure/MoreCellWall.html).
Tabela 1.2 : Primerjava strukture in funkcije celične stene pri G+ in G- bakterijah
Lastnost Gram + Gram -
Debelina celične stene 20-80 nm 10 nm
Število slojev 1 2
Odpornost za osmotski pritisk Do 25 atm Do 5 atm
Peptidoglikan >50% 10-20%
Tejhojne kisline v steni + -
Lipidi in lipoproteini 0-3% 58%
Proteini 0% 9%
Lipopolisaharidi 0 13%
Občutljivost za penicilin + - ni
Izločena z dejavnostjo lizocima + - (ne tako močno)
Vir: http://lecturer.ukdw.ac.id/dhira/BacterialStructure/MoreCellWall.html
Slika 1.6: Struktura celične stene G – negativnih bakterij
Slika 1.7: Struktura celične stene G – pozitivih bakterij
Vir: http://lecturer.ukdw.ac.id/dhira/BacterialStructure/CellWall.html Celico brez celične stene imenujemo protoplast.
Celična stena v rastoči celici se sintetizira z dodajanjem novih glikanskih molekul v obstoječo strukturo celičnega zidu. Aktivnost lizocima (encima telesnih tekočin) in antibiotikov kot je penicilin na celično steno (peptidoglikan) je pogubna. Celična stena postaja šibka, sloj peptidoglikana se tanjša; bakterijska celica umre (liza bakterijske celice), ker ne more obstajati brez celične stene.
Bakterijska celica nima pravega jedra. Ekstremno dolga molekula DNA se nahaja v zgoščenem delu citoplazme in je ovita okoli posebnih bazičnih proteinov, kar skupaj tvori bakterijski kromosom – nukleoid. Delitev genetskega materiala poteka vedno amitotsko - brez delitvenega vretena. S pomočjo replikatorja, vezanega na plazmino membrano se bakterijski kromosom podvoji in s pomočjo mezosoma razdeli celico na dve enaki hčerinski celici.
1.4.1.5 Bakterijski organi za premikanje
Gibanje pri bakterijah je pogojeno z organi za premikanje, imenovanimi flagele in cilije. Pri prokariontih je flagela mikroskopska struktura iz enotnega proteina – flagelina. Bakterijska flagela je trdna vijačnica, pritrjena na celično telo, ki rotira v smeri gradienta hranilnih snovi ali od gradienta koncentracije hranilnih snovi – ustvarja celično gibanje. Značilno za rast flagel je, da rastejo na koncu – se terminalno podaljšujejo in imajo sposobnost regeneracije. Organizmi s polarnimi flageli (na enem koncu) se ponavadi premikajo hitro in ne vedno ravno, organizmi s cilijami (peritrihne – po vsej celični površini) pa se premikajo ravno, v statičnem ritmu (http://www.microbiologytext.com/index.php?module=Book&func=displayarticle&art_id=63
1.4.1.6 Bakterijske strukture celične površine in celični organeli
Fimbrije in pili so kemijsko sorodne flagelam, vendar ne služijo za premikanje. Razdelimo jih v splošne, seksualne (S), ki tvorijo konjugacijske mostičke za prenos DNA iz ene celice v drugo (konjugacija) ter F in R fimbrije, ki prenašajo nalezljivo rezistenco (odpornost) na antibiotike. Vloga fimbrij je adhezija (pripenjanje) na inertne površine; fimbrije so lahko tudi virulenčni faktorji.
Slika 1.8: Fimbrije in pili Vir: Brock et al., 1999.
Številni prokarionti izločajo na svoji površini sluzaste ali lepljive snovi (največkrat so to polisaharidi, redkeje proteini). Ovoj imenujemo kapsula ali glikokaliks, ki je lahko tanka, debela, trdna ali fleksibilna, odvisno od narave kemijske zgradbe. Funkcija ovojev je raznolika:
sodelujejo pri pripenjanju patogenih bakterij na gostitelja in varujejo bakterijsko celico pred izsušitvijo.
Bakterijska celica ima v citoplazmi še številne inkluzije, ki so obdane z lipidno membrano, da se med seboj ločijo v citoplazmi. To so rezervni materiali, kot so zrnca glikogena in poli- hidroksi-butirične kisline (PHB), zrnca polifosfatov (metakromatska zrnca), večja zrnca elementarnega žvepla, magnetosomi (kristalčki magnetita Fe304), zračni mehurčki (značilni za morske in jezerske bakterije –cianobakterije in nekatere vijolične in zelene bakterije).
http://www.microbiologytext.com/index.php?module=Book&func=displayarticle&art_id=66
1.4.1.7 Razmnoževanje in bakterijska endospora
Prokarionti nimajo opne, ki bi ovijala genetski material – bakterijski kromosom. Ti so povezani s citoplazmino membrano in lahko pri nekaterih bakterijah razvijejo membransko strukturo, imenovano mezosom. Mezosomi sodelujejo pri delitvi celice prokarionta. Mezosom – nagubana citoplazmina membrana – razdeli citoplazmo na dva dela – oblikujeta se dve hčerinski celici. Predhodno se genetski material- bakterijski kromosom podvoji. Po prerazporeditvi citoplazme in bakterijskega kromosoma nastaneta s pomočjo membranske strukture mezosoma dve celici.
Nekatere bakterije tvorijo znotraj svojih celic posebne strukture, ki jih imenujemo endospore.
Endospore so zelo odporne na visoko temperaturo. Bakterije z endosporami najdemo najpogosteje v zemlji; katerikoli vzorec prsti bo vseboval kako sporogeno bakterijo. Odkritje endospor je bilo za mikrobiologijo izjemnega pomena. Znanje o termorezistentnih tvorbah je bilo nujno, saj so se na ta način lahko razvile ustrezne metode sterilizacije, bodisi bakterijskih gojišč, bodisi živilskih izdelkov. Rezistenca (odpornost) endospor se kaže tudi na vplive
(http://lecturer.ukdw.ac.id/dhira/BacterialStructure/CellWall.html).
Slika 1.9: Zgradba bakterijske endospore - sredica, ovoj sredice in sporin plašč Vir: http://lecturer.ukdw.ac.id/dhira/BacterialStructure/CellWall.html
Bakterijske endospore so vidne s svetlobnim mikroskopom. Ne moremo jih obarvati z navadnimi bazičnimi barvili. Struktura spore se razlikuje od strukture vegetativne celice. Je mnogo bolj kompleksna in večplastna: sestavljajo jo eksosporium – tanka prevleka, sporin plašč (kemijsko soroden celični steni), korteks – ovoj sredice in sredica. V sredici najdemo kemijsko snov, ki ni značilna za nobeno vegetativno celico – dipikolinično kislino.
Slika 1.10: Bakterijske endospore (fazno kontrastna mikroskopija) Vir.: Brock et al., 1999.
Za bakterijsko endosporo je značilno, da lahko ostane speča več let in se v ugodnih pogojih povrne v vegetativno celico. Ta proces se odvija v treh fazah: aktivaciji, germinaciji in formiranju vegetativne celice. Prva faza je inducirana s kakšnim zunanjim dejavnikom – toplota pri 70 oC. V drugi fazi spora izgubi trdoživost, postane dovzetna za barvanje in izgubi termorezistenco. Spora vidno nabrekne in njen plašč poči. Nova vegetativna celica se v tretji fazi sprosti iz sporinega plašča in se prične deliti (Brock et al., 1999).
1.4.2 Mikrobni metabolizem
Vse aktivnosti živega organizma zahtevajo energijo. V majhni mikrobni celici potekajo številne biokemijske reakcije. Beseda metabolizem pomeni skupek vseh kemijskih in energetskih sprememb, ki se odvijajo v živih organizmih. Metabolizem ali spremembo snovi sestavljajo reakcije katabolizma (reakcije, kjer se energija ustvarja – reakcije hidrolize spojin) in anabolizma (reakcije, kjer se energija porablja – reakcije sinteze). V reakcijah katabolizma se razgrajujejo beljakovine, sladkorji in maščobe v enostavne molekule. Te enostavne molekule lahko nato sodelujejo v reakcijah anabolizma, v katerih se sintetizirajo encimi, strukturni proteini, nukleinske kisline, ogljikovi hidrati in ostale biokemijske spojine.
http://en.wikipedia.org/wiki/Microbial_metabolism#Types_of_microbial_metabolism
Substrat hidroliza produkt
(organske spojine – makromolekule) (enostavnejše molekule) KATABOLIZEM
- nastanek energije
ATP
ANABOLIZEM poraba energije
enostavnejše spojine celične komponente
biosinteza
Slika 1.11: Shema anaboličnih in kataboličnih reakcij in zakonitosti ATP Vir: Marčič, 2000.
Primer:
KATABOLIZEM C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O (eksergonska reakcija)
sinteza
ADP + Pi ATP
hidroliza
aminokisline beljakovina ANABOLIZEM
(endergonska reakcija) Slika 1.12: Razgradnja glukoze do ogljikovega dioksida in vode
Vir: Marčič, 2000.
1.4.3 Celično dihanje in fotosinteza
V evkariontski celici opravljajo ti dve funkciji mitohondriji in kloroplasti; v prokariontu se odvijajo na ravni celične membrane, ki ima s pomočjo tvorbe mezosoma še povečano površino in več možnosti za celično dihanje in aktivni transport.
Dihanje ali respiracija pomeni oksidacijo izvora energije, kjer poteka tok elektronov k anorganskemu sprejemniku ob istočasnem skladiščenju energije v obliki ATP, ki se sprošča med prenosom elektronov. Prenašalci elektronov so večinoma citokromi (molekule z vezanim železom, ki sprejme elektrone z visoko energijo in jih predaja naslednjim citokromom v dihalni verigi, pri čemer se sprosti energija v obliki ATP). ATP je visokoenergetska fosfatna molekula, ki je v živih organizmih stalno prisotna. Služi kot glavni prenašalec energije v živih organizmih in se med reakcijami oksidacije in redukcije stalno obnavlja, v reakcijah biosinteze pa porablja.
Dihalna veriga (transport elektronov) poteka pri prokariontih na površini celične membrane in mezosomov (Duraković, 1991).
Biokemijske metabolne poti, kjer gre za oksidacijo organskih snovi in ohranjanje energije z ATP lahko razdelimo na tri glavne skupine:
1. fermentacijo – oksidacija poteka brez elektronskega akceptorja (2 mol ATP), 2. respiracija - molekularni kisik služi kot končni akceptor (38 mol ATP) in
3. anaerobna respiracija – namesto kisika je sprejemnik elektronov nitratni, sulfatni ali karbonatni ion (2 mol ATP).
Fotosinteza je eden najpomembnejših bioloških procesov na Zemlji, v katerem se pretvarja sončna energija v kemijsko, ki se lahko nato uporabi za ustvarjanje celičnih struktur.
Sposobnost fotosinteze je odvisna od prisotnosti zelenega pigmenta klorofila, ki ga vsebujejo tudi nekatere bakterije. V svetlobnih reakcijah fotosinteze se pretvarja svetlobna energija v kemijsko v obliki ATP (elektronski transport h akceptorju s pomočjo klorofila). V nočnih reakcijah se kemijska energija porablja za redukcijo CO2 do sladkorja in vode (Duraković, 1991).
Tabela 1.3: Metabolični procesi heterotrofnih mikroorganizmov Metabolični
proces
Tip metabolizma
Procesi Končni e- akceptor
Produkti Vir energije
Tip mikroorg.
Fotosinteza Anabolični
e- transport, fosforilacija
Klorofil, NADP+
ATP, organske spojine
svetlobna Fotosint.
bakterije
Fermentacija Katabolični Glikoliza Organske spojine
2ATP, CO2, etanol, ml.
kislina
Kemijska Fakult.
anaerobi, anaerobi, aerotoler.
Aerobno
dihanje Katabolični
Glikoliza, cikel TCA, e-transport
O2
38 ATP,
CO2, H2O
Kemijska Aerobne bakterije, fakult.
anaerobi Anaerobno
dihanje Katabolični
Glikoliza, cikel TCA, e- transport
Anorganske soli
(NO3, SO4, CO3)
CO2, ATP, organske kisline,H2S, CH4
kemijska Anaerobi, fakult.
anaerobi Vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Microbial_metabolism#Types_of_microbial_metabolism http://www.bact.wisc.edu/microtextbook/NutritionGrowth/Introduction.html
1.5 PLESNI IN KVASOVKE
1.5.1 Plesni
Plesni so velika skupina gliv, zgrajenih iz celic brez klorofila. Poleg bakterij so v naravi najbolj razširjeni mikroorganizmi. So nitaste zgradbe (hife) in se v podlogi razraščajo mrežasto (micelij). Po splošni klasifikaciji jih delimo v plesni rastlin, plesni skladišč ter plesni kvarjenja.
Delno jih klasificiramo in identificiramo po načelu septiranih (pregrajenih) ali neseptiranih hif (Karakašević et al., 1967).
Slika 1.13: Aspergillus flavus- mikroskopsko Vir: www.mycology.adelaide.edu.au
Slika 1.14: Aspergillus flavus- na gojišču Vir: www.mycology.adelaide.edu.au 1.5.1.1 Morfologija gliv
Po velikosti dosežejo od 1 do 30 m. Delimo jih v enocelične in večcelične. Enocelične imajo običajno ovalno ali kroglasto obliko. Ne tvorijo hif, v gojišču pa rastejo v obliki kolonij, podobnih bakterijskim. Večcelične glive tvorijo velike večcelične agregate dolgih razvejanih filamentov – hif. Delno jih klasificiramo in identificiramo po načelu septiranih (pregrajenih) ali neseptiranih hif. Kolonije prepredenih hif imenujemo micelij.
Plesni lahko pridelujejo spolne in nespolne spore, ki imajo funkcijo razmnoževanja, širjenja in zaščite pred neustreznimi razmerami (Karakašević et al., 1967, bugs.bio.usyd.edu.au/.../hyphalStructure.shtml).
Tabela 1.4: Nespolne in spolne spore pri plesnih
Nespolne spore spolne spore
Klamidospore askospore
Sporangiospore bazidiospore
Artrospore zigospore
Blastospore oospore
Vir: Karakašević et al., 1967.
1.5.1.2 Fiziologija gliv
Vse glive so heterotrofne (izvor energije in ogljika je organska snov). Hranijo se z ostanki mrtvih rastlin in živali v zemlji – saprofiti. Nekaj je parazitov. Prehranjujejo se tako, da prodirajo v substrat, ga razgradijo z encimi v manjše organske ali anorganske molekule, ki jih nato vsrkajo. Bolj kot drugi mikroorganizmi prenašajo neugodne ekološke dejavnike
(temperaturo, pH). (Karakašević et al., 1967).
Tabela 1.5: Primerjava lastnosti gliv z bakterijami
Lastnosti glive bakterije
PH 3 do 9 6 do 8
T 22-30oC 20-37oC
(saprofiti) 30-37oC (paraziti) 15-25oC (kvasovke)
odnos do O2 aerobi (večina) aerobi/ anaerobi
svetloba neodvisne fotosintetske bakterije
koncentracija
sladkorjev v gojišču 4-5% 0,5-1%
celična stena
hitin, celuloza, glikan, peptidoglikan
občutljivost na
antibiotike rezistentne na penicilin, obratno
tetraciklin…,
občutljive na nistatin, polimiksin Vir: Karakašević et al.,1967.
1.5.2 Kvasovke
Morfologija kvasovk se popolnoma razlikuje od morfologije ostalih gliv. Osnovni tip celice je blastospora – kroglasta ali ovalna celica, ki se razmnožuje z brstenjem. Celična stena je zgrajena iz glikana ali glikana, beljakovin in hitina in daje celici zaščito. Plazmino membrano sestavlja fosfolipidni dvosloj s proteini na zunanji strani. V celičnem jedru je 13 kromosomov.
Imajo naslednje celične organele: endoplazmatski retikulum, Golgijev aparat, ribosome, vakuole in glikogenska zrna (Karakašević et al., 1967).
Razmnoževanje je lahko nespolno (z brstenjem in delitvijo - amitoza) ali spolno z askosporami.
Na blastospori se razvija en ali več brstov, ki se odcepijo (2h), ko dosežejo velikost osnovne celice. V procesu spolnega razmnoževanja se pri kvasovkah razvijajo znotraj celice (askus) štiri ali več negibljive spore.
Slika 1.15: Brstenje kvasovk
Vir: www.mansfield.ohio-state.edu/.../image009.jpg
1.5.2.1 Fiziologija kvasovk
Kvasovke so prehransko heterogene. Kot vir ogljika lahko uporabljajo običajne sladkorje, organske kisline, etanol in druge alkohole. Dušik pridobivajo iz organskih (urea, aminokisline, dipeptidi, polipeptidi) in anorganskih virov (amoniak, nitrati, molekularni dušik) – (Karakašević et al., 1967).
POVZETEK
Kljub svoji majhnosti, imajo bakterijske celice močno molekularno kompleksnost. So osupljivo razumni majhni stroji. Celične strukture so zgrajene iz polimerov (velikih kompleksnih molekul). Ti polimeri so aminokisline, sladkorji, nukleinske kisline in maščobne kisline.
Sekvence polimerov narekujejo njihovo zgradbo in funkcijo. Prokariont je organiziran v funkcionalne enote: (i) nukleoid organizira, prideluje in replicira DNA. (ii) Citoplazma je nosilka številnih celičnih reakcij, vključno z biosintezo (anabolizem) in katabolizmom. (iii) Ribosomi so sedež sinteze proteinov. (iv) Membrane definirajo celične meje in delujejo kot bariere številnim molekulam.(v) Celična stena definira obliko mikroba in jo ščiti pred vplivi okolja. Plesni in kvasovke se značilno razlikujejo od prokariontov; prve so večcelične, druge enocelični organizmi s kompleksno celično diferenciacijo (organeli).
ŠTUDIJSKA VPRAŠANJA
1. Kakšna je struktura in funkcija bakterijske celične stene?
2. Kakšna je funkcija citoplazmine membrane prokarionta?
3. Opišite osnovne razlike med bakterijami in glivami!
4. Kakšno vlogo imajo strukture bakterijske celične površine v odnosu do gostitelja?
5. Kako poteka bakterijski metabolizem?
6. Na čem temelji G+ in G- klasifikacija bakterij?
7. Pojasnite razmnoževanje bakterij z endosporo in njihove lastnosti v ekologiji rasti mikroorganizmov!
8. Pojasnite strukturo in funkcijo citoplazmine membrane v transportnih procesih?
9. Kakšna je funkcija pilov in fimbrij pri bakterijah?
10. Definirajte razlike med vegetativno celico in bakterijsko endosporo!
2 ŽIVILSKA MIKROBIOLOGIJA
UVOD
Živila ne predstavljajo človeku samo izvora hranljivih snovi za rast, obstoj in razvoj, temveč so lahko substrat za razvoj mikroorganizmov. Nenadzorovana rast mikroorganizmov (MO) v hrani povzroča kvarjenje in škodo. Pomembno področje v mikrobiologiji živil je poznavanje in razumevanje procesov kvarjenja ter razvoj tehnik za zaščito živil. Posebno pomembno je preprečevanje onesnaženja živil s patogenimi MO, ki lahko pridelujejo toksine in z zaužitjem povzročajo zastrupitev gostitelja (Pokorn, 1990, Jay, 2000).
Obvladovanje in preprečevanje razvoja MO v živilih kot povzročiteljev zastrupitev s hrano mora biti osnovna naloga odgovornih v procesu predelave živil. Rast MO lahko spremeni kakovost izdelkov in povzroča znatno gospodarsko škodo. Poleg negativnih vidikov rasti MO v predelavi živil pa so nekateri MO koristni in sodelujejo v procesih pridelave cele palete mlečnih, rastlinskih, pekarskih izdelkov ter v tehnologijah vin ter piva. V tem primeru je rast in pridobivanje mikrobne mase za izdelavo določenih živil koristno in zaželeno (Pokorn, 1990).
2.1 PRIMARNI IZVORI V ŽIVILIH ŽIVEČIH MIKROORGANIZMOV
Zemlja in voda – MO teh dveh naravnih okolij so ponavadi prebivalci obeh hkrati; MO zemlje vstopajo v atmosfero z vetrom in se vračajo na zemljo z dežjem. V vodi živeči MO skozi oblake in dež prehajajo na zemljo. V vodi najdemo pogosto predstavnike rodov Pseudomonas, Flavobacterium, Aeromonas, Alcaligenes, Bacillus, Micrococcus, Streptococcus, Klebsiella in Esherichia coli.
Gostota MO na površini tal je ponavadi večja kot v globini in je odvisna od klimatskih pogojev. V tleh najdemo najpogosteje predstavnika rodov Bacillus in Clostridium (Pokorn, 1990).
Rastline in njihovi produkti - Številni MO iz zemlje, vode, zraka in iztrebkov kontaminirajo rastline. Te morajo imeti sposobnost pripenjanja na rastlinske dele, da lahko rastline zagotovijo njihove prehrambene zahteve. Takšne vrste MO so nekatere mlečno kislinske bakterije in nekatere kvasovke (Saccharomyces, Hansenula, Torulopsis, Candida, Rhodotorula, Kloeckera). Rastlinska živila so ponavadi tudi prenašalci klostridijev in enterobakterij ter skoraj vseh vrst plesni.
Orodja, posoda, oprema v manipulaciji živil – vsebuje na površini začetno število mikroorganizmov, ki se lahko prenaša iz predhodnih vsebin (odpornost na razkužila) na sveža živila bodisi s polnjenjem, rezanjem, mletjem in drugimi postopki priprave. Mikrobne združbe na orodju, posodah in strojih so ponavadi specifične in različne, glede na naravo proizvodnje.
Značilno je, da je ta mikroflora običajno odporna na razkužila, ki se uporabljajo v proizvodnem procesu, zato je posebnega pomena tudi izbira in zamenjava razkužil v določenem proizvodnem obratu.
Prebavila živali in človeka – kadar so iztrebki v vodi vir onesnaženja vode, s katero peremo surova živila. V vodi lahko pričakujemo vse enterobakterije, vključno s salmonelami ter nekatere protozoe. Živali so potencialni prenašalci patogenih MO in tehnoloških kvarljivcev, saj so MO prisotni v prebavnem traktu, sluznicah, na koži, dlaki, perju ter v procesu predelave prehajajo na živila.
Delavci v živilski verigi - MO na rokah delavcev z živili je odsev njihovih higienskih navad, zato so lahko na rokah MO z različnih življenjskih okolij (voda, zemlja, prah, nosna votlina, usta, koža ali prebavila). Če delavci delajo v skladu s kodeksi dobre higienske prakse, lahko preprečijo prenos MO na živila.
Krmila - še zmeraj lahko predstavljajo potencialni vir patogenih bakterij (salmonel) v integralni reji piščancev in drugih farmskih živali. Nepravilno silirana krma je lahko izvor Listerie monocytogenes pri govedu.
Živalska koža – je lahko vir onesnaženja z mikroorganizmi zlasti v procesu pridobivanja mleka, če delavci ne upoštevajo higienskih navodil. MO s kože živali prehajajo na molzne naprave, posode za mleko, roke zaposlenih, torej na celovito delovno okolje.
Zrak in prah - v splošnem preživljajo v prahu in zraku G+ bakterije ter nekatere plesni in kvasovke. Izvor plesni je ponavadi razpadajoč rastlinski material na površini tal. Prevladujejo rodovi kot so Cladosporium, Penicillium, Aspergillus in Fusarium. Zrak pri tleh je vedno močneje kontaminiran kot v višjih legah. Kvasovke so v zraku nekoliko močneje zastopane v vinorodnih območjih (Pokorn, 1990, Duraković,1991, Jay, 2000).
2.2 KINETIKA MIKROBNE RASTI
Mikroorganizmi se razmnožujejo po načelu delitve celic in sledijo vzorec tipične rastne krivulje v štirih fazah.
Lag faza je obdobje prilaganja mikrobne asociacije na novo okolje. Lahko je daljša, če hranimo surovine na nizki temperaturi.
Temperatura je
najpomembnejši fizikalni dejavnik trajanja lag faze.
Slika 2.1: Tipična krivulja bakterijske rasti Vir: Marriot, 1999.
Faza logaritmične rasti je faza intenzivnega deljenja celic na dve enakovredni hčerinski celici.
Kako dolga bo logaritmična faza je odvisno od pogojev okolja (T, hranilne snovi itd.), 2 ali več ur.
Stacionarna faza ali faza uravnotežene rasti nastopi, ko so hranila že omejena in ko kakšna druga mikrobna populacija izrine prvotno. Rast postane počasnejša, konstantna. V tej fazi je število mikroorganizmov dane populacije največje. Faza običajno traja 24 ur do 30 dni, odvisno od razpoložljive energije za vzdrževanje celičnega življenja.
Pospešena faza odmiranja je posledica izčrpanih hranilnih snovi, delovanja metaboličnih produktov na biomaso in preraščanja drugih mikrobnih populacij. Pospešena faza odmiranja je podobna logaritemski fazi rasti in lahko traja od 24 ur do 30 dni, odvisno od dejavnikov okolja in narave mikrobne populacije.
Faza odmiranja je nasprotna lag fazi. Je končna faza pospešenega odmiranja, mikrobna populacija se je zmanjšala na nivo začetne kontaminacije (Marriot, 1999).
2.3 POJAVNOST IN RAZVOJ MIKROORGANIZMOV MED PREDELAVO
Vrste mikroorganizmov in njihovo število v končnem izdelku je odvisno od štirih dejavnikov:
- od okolja, v katerem je bil izdelek proizveden, - mikrobiološke kakovosti uporabljenih surovin,
- higienskih razmer proizvodnje in manipulacije z izdelkom in - ustreznih pogojev manipulacije po pakiranju (pogoji skladiščenja).
V želji po izdelavi živil visoke kakovosti, si proizvajalci prizadevajo obvladovati MO iz več razlogov: estetskih, varovati porabnikovo zdravje ter podaljšati čas obstojnosti izdelkov. Razen živil, ki so proizvedena sterilno, vsa živila vsebujejo določeno število MO različnih vrst. Število MO na končnem izdelku nam odseva celovite pogoje priprave: predelavo, manipulacijo, skladiščenje, hlajenje in drugo. V mikrobiologiji živil nam splošni mikrobiološki status nekega izdelka pove skupno število bakterij. Napredek v moderni tehnologiji omogoča proizvajalcem izdelavo prehrambenih izdelkov, ki so vedno manj mikrobiološko obremenjeni, zato se zakonsko določena (ki je za posamezne proizvode različna) spodnja meja zaznavanja skupnega števila mikroorganizmov v analizi živil dinamično znižuje (Pokorn, 1990).
Vir hrane za človeka so rastline in živali, zato so tudi mikroorganizmi v živilih izvorno rastlinski in živalski. Po svojem izvoru so talni ali vodni in se pojavljajo v saprofitski (prebavljajo nežive organske snovi – praviloma nepatogeni) in parazitski (zajedalski) obliki. Iz vode in zemlje prehajajo na rastline, nato v prebavila živali in ljudi, nato nazaj v vodo in zemljo;
tako je krog prehajanja sklenjen. Mikroorganizmi s svojo fiziološko dejavnostjo kvarijo živila.
Kateri mikroorganizmi bodo povzročili kvarjenje je odvisno od vrste živila, naravne mikroflore surovin ter pogojev skladiščenja surovin in izdelkov (Pokorn, 1990).
Rast in razvoj mikrobne populacije med predelavo lahko razdelimo v štiri faze:
Primarna faza poteka v obdobju pred predelavo – označuje mikrobni status surovine, ki vstopa v tehnološki proces predelave. V tej fazi prevladuje naravna mikroflora, ki jo surovine prinesejo s seboj. S skrbnim mikrobiološkim nadzorom surovin si ovrednotimo njihovo kakovost, ki nam služi kot izhodišče za pravilno skladiščenje surovin in vodenje proizvodnje (v sodobnih tehnologijah in obvladovanju kakovosti nam mikrobiološke parametre zagotavljajo certifikati dobaviteljev).
Sekundarna faza je obdobje rasti in razmnoževanja MO od statusa surovin do časovne točke, ko s toplotnim postopkom zmanjšamo njihovo število. Ta faza je pogosto v proizvodnji kritična, saj se odvija prepočasi, surovine se hranijo na neprimernih temperaturah; mikrobna populacija preide po Monodovi rastni krivulji iz latentne (mirujoče) v eksponencionalno (faza intenzivnega razmnoževanja) fazo rasti.
Slika 2.2: Monodova rastna krivulja Vir: Pokorn, 1990.
Nt = No . 2N
Enačba nam pove, kakšno bo število celic v času t, ob začetnem številu No, kjer je N število delitev oz. število mikrobnih generacij. Pri bakterijah znaša generacijski čas pri temperaturi 35
oC 20 do 40 minut, pri kvasovkah pa 1 do 2 uri. Surovine, ki vstopajo v predelavo z visoko začetno kontaminacijo moramo čim hitreje predelati, saj se v 1 uri lahko mikrobna populacija podvoji ali tri krat poveča.
V terciarni fazi (fazi tehnološke predelave) si prizadevamo, da s posebnim tehnološkim postopkom (toplotno obdelavo, zmrzovanjem, konzerviranjem, sušenjem) mikroorganizme v nastajajočem izdelku omejimo ali uničimo. Za tehnologe je ta faza izredno pomembna, saj zahteva veliko izkušenj in spretnosti pri varovanju že obdelanih živil pred ponovno okužbo, bodisi s surovino, orodji, stroji ali z embalažo, zaposlenimi ali transportom.
Kvartarna faza po tehnološki obdelavi nastopi med skladiščenjem, transportom in v tržni mreži.
V tej fazi prevladuje že selekcionirana mikrobna populacija, ki je preživela specifičen tehnološki postopek. Tudi to mikrobno populacijo moramo kvalitativno in kvantitativno ovrednotiti. Pomagamo si z zakonsko določenimi normativi za posamezne skupine živil, ki določajo minimalne vrednosti higienskih indikatorjev, patogenih bakterij ter skupno število saprofitne mikroflore v izdelku. Ti podatki nam povedo, kakšna bo obstojnost izdelka in kakšen režim skladiščenja moramo izbrati (Pokorn, 1990).
2.4 EKOLOGIJA RASTI MIKROORGANIZMOV
Hrana, ki jo uživamo je rastlinskega in živalskega izvora, zato predstavljajo rastlinska in živalska tkiva tisto ekološko sredino, v kateri se bo mikrobna populacija razvijala. Rastline in
se ohranjajo tudi v fazi svežega živila. Če upoštevamo ta naravni fenomen, lahko uspešno varujemo živila in upočasnimo kvarjenje, ki jih povzročajo mikroorganizmi (Duraković, 1991).
2.4.1 Splošne zahteve mikroorganizmov po hrani
Rast, gibanje, metabolične aktivnosti (prenos snovi), sinteza beljakovin in ostali celični procesi zahtevajo energijo. Najosnovnejša zahteva MO je potreba po ogljiku, ki je temeljni gradbeni element celice.
Glede na izvor energije, ki ga MO izrabljajo jih razdelimo na fototrofne in kemotrofne.
Fototrofni MO pridobivajo energijo s sončno energijo preko procesa fotosinteze. Kemotrofi pridobivajo energijo s cepljenjem organskih spojin (sladkorjev, aminokislin).
Organizme klasificiramo tudi glede na naravni izvor ogljika. Heterotrofni MO izkoriščajo organske izvore ogljikovih spojin in dobro rastejo v vsakem okolju. Autotrofni MO sintetizirajo skoraj vse bistvene organske snovi iz anorganskih izvorov ogljika. Najbolje uspevajo v tleh in vodah. Tretja skupina so obligatni celični paraziti - hipotrofi in uspevajo znotraj celice gostitelja. Med hipotrofe prištevamo vse viruse, rikecije in klamidije (Duraković, 1991). Na osnovi zgornje klasifikacije MO razdelimo v štiri tipe, ki jih prikazuje tabela:
Tabela 2.1: Tipi mikroorganizmov glede na izvor energije in ogljika skupina
izvor energije
izvor
ogljika tipični predstavniki
fotoavtotrofi svetloba CO2 alge, fotosintetične bakterije fotoheterotrofi svetloba
organske
snovi fotosintetične bakterije
kemoavtotrofi anorganske CO2
bakterije, ki oksidirajo žveplo, železo in amoniak, metanogene bakterije
kemoheterotrofi
organske spojine
organske spojine
praživali, glive, večina bakterij
Vir: http://www.bact.wisc.edu/microtextbook/NutritionGrowth/Introduction.html
Rast mikrobne populacije je odvisna od mnogih dejavnikov, ki jih razdelimo v tri skupine:
- intrinzične ali notranje, - ekstrinzične ali zunanje in - implicitne.
2.4.2 Intrinzični ali notranji parametri (notranjost živila)
So tisti parametri, ki se nanašajo na fizikalne, kemijske in biološke lastnosti rastlinskega in živalskega tkiva, ki služi kot živilo.
pH vrednost - ali negativni logaritem aktivnosti oksonijevih ionov (H3O) določa, kakšna bo sestava mikrobne združbe v živilu. Naravna kislost živil, ki jo merimo z aktivnostjo oksonijevih
ionov je tista, ki selekcionira mikrobno asociacijo. V splošnem velja, da so bakterije aktivne v območju pH – 4,5 do 10, plesni med 0 do 11 in kvasovke v območju 1,5 do 8,5 (Jay, 2005).
Tabela 2.2: Približne pH vrednosti nekaterih živil
Živilo pH živilo pH
fižol 4,6 do 6,5 jabolka 2,9 do 3,3
brokoli 6,5 banane 4,5 do 4,7
zelje 5,4 do 6,0 smokve 4,6
korenje 4,9 pomaranče 3,6
koruza 7,3 melone 6,3 do 6,7
olive 3,7 slive 2,8 do 4,6
maslo 6,1 do 6,4 govedina 5,1 do 6,2
mleko 6,3 do 6,5 šunka 5,9 do 6,1
sir 4,9 do 5,9 piščanec 6,2 do 6,4
ribe 6,6 do 6,8 raki 7,0
ostrige 4,8 do 6,3 tunina 5,2 do 6,1
Vir: Jay, 2000.
Slika 2.3: Približne vrednosti pH za nekatere mikroorganizme živil Vir: Jay, 2000.
Aktivnost vode ali aw – vrednost – nekega živila je poleg temperature najpomembnejši fizikalni dejavnik rasti in razvoja MO v živilu. Voda v živilu predstavlja topilo za številne organske in anorganske snovi in je mikroorganizmom potrebna za aktivni in pasivni transport snovi skozi membrane. Intenzivnost življenjskih procesov pri MO je odvisna od razpoložljive vode. Vodna aktivnost je izražena kot razmerje med parnim tlakom živila in parnim tlakom topila – vode pri konstantni T:
p
aw = p = parni tlak živila
po po =parni tlak topila (vode) Za sistem v ravnotežju je aw vrednost enaka :
RV % RV = relativna vlažnost
100 %RV = aw x 100
Vodna aktivnost ima selektiven vpliv na rast MO in je v večini svežih živil nad 0.99. V splošnem velja, da bakterije zahtevajo višje vrednosti aw za rast kot glive in G- bakterije zahtevajo višje vrednosti kot G+. Večina kvarnih bakterij ne raste pod 0,91, medtem kot večina kvarnih kvasovk raste tudi pri 0,80. Pravilo aktivnosti plesni in kvasovk v širšem pH območju kot aktivnost bakterij velja tudi pri aktivnosti v povezavi z aw – vrednostjo (Pokorn, 1990, Jay, 2005).
Tabela 2.3: Približne min. aw vrednosti za rast za živila pomembnih MO
Skupina aw
Večina kvarnih bakterij 0,9 halofilne bakterije 0,75
Večina kvarnih kvasovk 0,88 kserofilne plesni 0,61
Večina kvarnih plesni 0,80 osmofilne kvasovke 0,61
Specifični MO aw
C. botulinum tip E 0,97 Candida utilis 0,94
Pseudomonas spp. 0,97 Botrytis cinerea 0,93
E. coli 0,96 Rhizopus stolonifer 0,93
E. aerogenes 0,95 Mucor spinosus 0,93
Bacillus subtilis 0,95 S. aureus 0,86
Vibrio parahaemolyticus 0,94 Aspergillus glaucus 0,70 Vir: Jay, 2000.
Slika 2.4: Približne min. aw vrednosti za rast za živila pomembnih MO Vir: www.fao.org/docrep/003/x6556e/X655639.gif
V živilski tehnologiji običajno vrednosti vode ne izražamo z vodno aktivnostjo, temveč kot vlago živil. Če želimo vlago v živilu preračunati v vodno aktivnost se poslužujemo sorbcijskih izoterm (SI). SI je funkcija, ki je odvisna od intenzivnosti vezave vode v živilu pri določeni T.
Znano je namreč, da imajo maščobe minimalno kapaciteto vezave vode, prav tako celuloza;
škrob in sladkorji pa veliko sposobnost vezave vode (Pokorn 1990, Jay 2005).
Oksido-redukcijski potencial (O/R, Eh) živila – je merilo za sposobnost substrata (živila), da sprejme ali odda elektrone (oksidacijo in redukcijo). Če neka spojina v substratu zgubi elektrone se oksidira, spojine, ki elektrone sprejmejo pa se reducirajo. Pri tem prehodu elektronov nastane med spojinama razlika v potencialu, ki ga merimo v mV. Oksidirane spojine imajo pozitiven el. potencial, reducirane pa negativnega. O/R potencial je odvisen od kemijske sestave živila in od parcialnega tlaka kisika v sestavu plinske faze živila (Pokorn, 1990, Jay, 2005).
Mikroorganizme lahko glede na O/R odnos razdelimo v:
- aerobne MO, ki potrebujejo za rast veliko kisika in visoko pozitivno vrednost el.potenciala (med +350 do 500 mV),
- mikroaerofilne MO, ki potrebujejo za rast majhne količine O2 (nekateri streptokoki, kampilobaktri, Haemophillus spp.) – 50 do +50 mV,
- obligatne ali striktne anaerobe, ki rastejo le v odsotnosti kisika (klostridiji) – pod –150 mV in
- fakultativne anaerobe, ki lahko rastejo brez ali s kisikom, vendar imajo intenzivnejšo rast s kisikom (-100 mV do 350 mV).
Rastlinska živila imajo relativno visok O/R, zato jih kvarijo aerobne kvasovke in plesni. Meso v večjih kosih ima nizek O/R potencial, ki omogoča rast striktnim anaerobom, zmleto meso in površina mesnih izdelkov pa ima visok pozitivni O/R, ki omogoča aktivnost aerobnih bakterij.
Mikroorganizmi sami s svojim metabolizmom spreminjajo O/R potencial v živilih. Aerobne bakterije potrebujejo za rast kisik; ko ga v substratu izrabijo, O/R substrata pade. Rast anaerobov ima za posledico povečanje O/R v živilu (Pokorn, 1990, Jay, 2005).
Hranilna sestava živila bistveno vpliva na razvoj mikrobne združbe v živilu. Hranilne snovi, ki jih mikroorganizmi izrabljajo za rast in razvoj so: voda, sladkorji in škrob – ogljikovodiki (izvor energije), beljakovine (izvor dušika), vitamini in sorodni dejavniki rasti ter minerali.
Pomen vode smo že pojasnili pri pojmu aktivnosti vode. Do ostalih štirih elementov v sestavi živila imajo plesni najmanjše zahteve, nato kvasovke, G – bakterije in nato G + bakterije.
V živilih MO za izvor energije izrabljajo sladkorje, alkohole in beljakovine. Nekateri so sposobni izkoriščati tudi kompleksnejše molekule - škrob, celulozo in maščobe. Za vir dušika izkoriščajo nukleotide in proste aminokisline ali kompleksnejše peptide in proteine (Jay, 2000).
Antimikrobne sestavine so naravni inhibitorji rasti mikroorganizmov v živilih. Inhibicija rasti poteka na različne načine: zavirajo biosintezo celične stene in metabolične procese v celicah MO ali poškodujejo citoplazmino membrano. Ti inhibitorji so prisotni v živilih rastlinskega in živalskega izvora in jih imenujemo bakteriostatični dejavniki in baktericidi.
Jajca – vsebujejo lizocim, ki lizira celične stene G + bakterij in ovomukoid, ki zavira sintezo proteinaze plesni.
Mleko – vsebuje levkocite in fagocite, ki presnavljajo MO ter nekatere proteine ter encime, ki
Meso – vsebuje prav tako lizocim kot jajca, razna protitelesca in hormoni pa imajo podobno funkcijo. V mesu so odkrili poliamine, ki so aktivni inhibitorji številnih bakterij in virusov.
Rastlinska živila – poleg lizocima vsebujejo številne višje alkohole, organske kisline, glikozide, polifenole, barvila in taninske spojine, ki delujejo antimikrobno (Jay, 2000).
Biološke strukture - naravna, neobdelana živila lahko predstavljajo oviro za vdor MO v živilo.
To so naravne zaščitne povrhnjice kot so lupine pri jajcu, ribje luske, mišične ovojnice pri živalskih tkivih, ovojnice semen in lupine sadežev. Če te povrhnjice pri obiranju in predelavi poškodujemo, so živila izpostavljena hitremu kvarjenju (Jay, 2000).
2.4.3 Ekstrinzični ali zunanji parametri (okolje, v katerem je živilo)
So tisti pogoji, ki vladajo v okolju in vplivajo na živila in mikrobne združbe v živilu.
Najpomembnejši so:
Temperatura - mikroorganizmi rastejo v razmeroma širokem temperaturnem razponu. Vsak MO ima svojo minimalno, optimalno in maksimalno temperaturo rasti, kar nam omogoča izbrati pravo temperaturo med proizvodnim procesom in v času skladiščenja. Glede na temperaturne pogoje rasti deli mikrobiologija MO na tri osnovne skupine:
- na fakultativne (med 35 in 50 oC) in obligatne termofile (med 50 oC in 80 oC). Psihrofilni rastejo pri nižjih T, v območju od – 15 oC do 20 oC. Psihrotrofi, ki jih najdemo v živilih so najpogosteje iz rodov Pseudomonas in Enterococcus ter se uspešno razmnožujejo na T hladilnika. Povzročajo kvarjenje mesa, rib, perutnine, jajc in drugih živil, hranjenih na nižji temperaturi.
- mezofilni MO rastejo v srednjem temperaturnem območju, med 20 oC in 45 oC. Delimo jih v dve podskupini: v saprofitne mezofilne MO z območjem rasti med 20 oC in 35 oC ter patogene mezofilne MO, z območjem rasti med 35 oC in 45 oC. Tipični predstavniki so laktobacili in stafilokoki,
- termofilni MO rastejo pri višjih T v območju med 35 oC in 80 oC (Pokorn, 1990, Jay, 2005).
Slika 2.5: Temperaturna območja rasti mikroorganizmov Vir: www.bmb.psu.edu/.../micro107/notes/tempcurv.jpg
